KR20210054541A - Tempered glass articles with separating features - Google Patents

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KR20210054541A
KR20210054541A KR1020217009180A KR20217009180A KR20210054541A KR 20210054541 A KR20210054541 A KR 20210054541A KR 1020217009180 A KR1020217009180 A KR 1020217009180A KR 20217009180 A KR20217009180 A KR 20217009180A KR 20210054541 A KR20210054541 A KR 20210054541A
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glass article
separation line
reinforced
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intended separation
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KR1020217009180A
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레베카 버논 히긴바텀 달만
윌리엄 제임스 밀러
케서린 로즈 로싱톤
알렉산더 미카일로비치 스트렐트소브
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

강화된 유리 물품을 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 강화된 유리 물품을 제공하는 단계를 포함한다. 강화된 유리 물품은 내부 체적을 둘러싸는 외부 표면 및 내부 표면을 가진 측벽을 포함하는 용기 형태이다. 측벽은 외부 표면을 포함하는 외부 강화된 표면층, 내부 표면을 포함하는 내부 강화된 표면층, 및 인장 응력하에 있는, 외부 강화된 표면층과 내부 강화된 표면층 사이의, 중간층을 갖는다. 레이저-유도된 의도된 분리선은 유리 물품을 분리하지 않고 레이저를 통해 측벽을 조사함으로써 외부 강화된 표면층과 내부 강화된 표면층 사이의 미리 정해진 깊이로 중심층에 형성된다. A method of forming a tempered glass article is provided. The method includes providing a tempered glass article. The tempered glass article is in the form of a container comprising a side wall having an inner surface and an outer surface surrounding the inner volume. The sidewall has an outer reinforced surface layer comprising an outer surface, an inner reinforced surface layer comprising an inner surface, and an intermediate layer between the outer reinforced surface layer and the inner reinforced surface layer under tensile stress. The laser-induced intended separation line is formed in the center layer at a predetermined depth between the outer and inner strengthened surface layer by irradiating the sidewall through a laser without separating the glass article.

Description

분리 특징을 가진 강화 유리 물품Tempered glass articles with separating features

본 출원은 35 U.S.C §120 하에, 2018년 9월 4일에 제출된 미국 가출원 번호 제62/726578호의 우선권을 주장하며, 그 전체가 본원에 참고로 병합된다.This application claims the priority of U.S. Provisional Application No. 62/726578, filed September 4, 2018, under 35 U.S.C §120, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

본 명세서는 일반적으로 유리 물품에 대한 것으로, 특히, 분리 특징을 가진 강화 유리 물품에 대한 것이다.This specification relates generally to glass articles and, in particular, to tempered glass articles having a separating feature.

역사적으로, 유리는 그 기밀성(hermeticity), 광학적 선명도, 및 다른 재료에 대한 우수한 화학적 내구성으로 인해 의약품을 포장하기 위한 바람직한 재료로서 사용되어왔다. 특히, 의약품 포장에 사용된 유리는 유리에 포함된 제약 제제(pharmaceutical formulations)의 안정성에 영향을 미치지 않기 위해 적절한 화학적 내구성을 가져야 한다. 적합한 화학적 내구성을 가진 유리는 화학적 내구성의 입증된 역사를 가진 ASTM 표준 'Type IA' 및 'Type IB' 유리 조성물 내의 유리 조성물을 포함한다. 다양한 유리 용기(containers)는 바이알(vials), 카트리지(cartridges), 주사기, 앰플(ampoules), 병, 항아리, 및 다른 유리 용기 또는 유리 물품과 같은 의약품 산업에서 사용된다.Historically, glass has been used as a preferred material for packaging pharmaceuticals due to its hermeticity, optical clarity, and good chemical resistance to other materials. In particular, glasses used in pharmaceutical packaging must have adequate chemical durability so as not to affect the stability of the pharmaceutical formulations contained in the glass. Glasses with suitable chemical durability include glass compositions within ASTM standard'Type IA' and'Type IB' glass compositions with a proven history of chemical durability. Various glass containers are used in the pharmaceutical industry such as vials, cartridges, syringes, ampoules, bottles, jars, and other glass containers or glass articles.

유리관(Glass tubing)은, 예를 들어, "변환 기계(converting machines)"에서, 의약품 분야를 위한 유리 용기와 같은 유리 물품으로 변환될 수 있다. 변환 기계는 75년에 걸쳐 사용되어 왔으며, 현재 다양한 상업용 및 내부 장비 공급자에 의해 만들어진다. 이러한 변환 기계는 통상적으로 화염 작업, 회전 및 고정 툴 성형, 열 분리, 및/또는 스코어(score) 및 충격 컷오프(shock cutoff) 단계를 포함하는 단계를 이용하여, 유리관의 길이를 따라 다수의 유리 물품으로 재구성한다. Glass tubing can be converted into glass articles such as glass containers for the pharmaceutical sector, for example in "converting machines". Conversion machines have been in use for over 75 years and are now made by a variety of commercial and internal equipment suppliers. Such conversion machines typically employ multiple glass articles along the length of the glass tube, using steps including flame operation, rotating and stationary tool shaping, thermal separation, and/or score and shock cutoff steps. Reorganized as.

의약품 포장 및 다른 적용에 대한 유리 용기를 사용하는 주요 단점들 중 하나는 유리의 기계적 취약성이다. 이러한 유리 용기의 파괴는 약품의 손실로 인해 비용이 많이 들지만, 또한 용기 내의 유리 입자의 존재, 용기 내에 포함된 조성물의 분산, 또는 다른 안전 문제와 같은 안전 문제를 일으킬 수 있다. 유리의 기계적 성능을 향상시키는 하나의 옵션은 열 또는 화학적 템퍼링 공정을 통해 유리를 강화시키는 것이다. 이러한 강화된 유리 용기는 파괴에 대한 높은 저항성이 있을 수 있으며, 이는 강화된 유리 용기가 일반적으로 구조적 무결성을 유지할 수 있으므로, 특히 정상적인 사용 중, 균열 및 흠집 탐지를 어렵게 만들 수 있다.One of the major drawbacks of using glass containers for pharmaceutical packaging and other applications is the mechanical fragility of the glass. The destruction of such glass containers is expensive due to the loss of chemicals, but can also cause safety issues such as the presence of glass particles in the container, dispersion of the composition contained within the container, or other safety problems. One option to improve the mechanical performance of the glass is to strengthen the glass through a thermal or chemical tempering process. Such reinforced glass containers may have a high resistance to destruction, which can make crack and flaw detection difficult, especially during normal use, as the reinforced glass containers can generally maintain structural integrity.

따라서, 유리의 균열을 더 분명하게 만드는 데 사용될 수 있는 분리 특징을 가진 강화 유리 물품, 및 이러한 분리 특징을 가진 강화 유리 물품을 제공하는 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.Accordingly, there is a need for a tempered glass article having separation characteristics that can be used to make cracks in the glass more evident, and for a system and method for providing a tempered glass article having such separation characteristics.

본 개시의 하나 이상의 관점에서, 강화 유리 물품을 형성하는 방법은: 강화 유리 물품을 제공하는 단계, 상기 강화 유리 물품은 외부 표면 및 내부 체적을 둘러싸는 내부 표면을 가진 측벽을 포함하는 용기의 형상이며, 상기 측벽은 외부 표면을 포함하는 외부 강화 표면층, 내부 표면을 포함하는 내부 강화 표면층, 및 인장 응력 하에 있는 상기 외부 강화 표면층과 내부 강화 표면층 사이의 중심층을 가짐; 및 유리 물품을 분리하지 않고 레이저로 측벽을 조사함으로써 외부 강화 표면층과 내부 강화 표면층 사이에서 미리 결정된 깊이로 중심층에서 레이저-유도된 의도된 분리선을 형성하는 단계;를 포함한다. In one or more aspects of the present disclosure, a method of forming a tempered glass article comprises: providing a tempered glass article, wherein the tempered glass article is in the shape of a container comprising an outer surface and a sidewall having an inner surface surrounding the inner volume. Wherein the sidewall has an outer reinforcing surface layer comprising an outer surface, an inner reinforcing surface layer comprising an inner surface, and a center layer between the outer reinforcing surface layer and the inner reinforcing surface layer under tensile stress; And forming a laser-induced intended separation line in the center layer at a predetermined depth between the outer tempered surface layer and the inner tempered surface layer by irradiating the sidewall with a laser without separating the glass article.

다른 관점에서, 용기 형태의 강화 유리 물품은: 상단과 바닥 및 상기 상단과 바닥 사이에서 연장되는 측벽을 가진 유리 바디, 여기서, 상기 측벽은 외부 표면 및 내부 체적을 둘러싸는 내부 표면을 가지며, 상기 측벽은 외부 표면을 포함하는 외부 강화 표면층, 내부 표면을 포함하는 내부 강화 표면층, 및 인장 응력 항에 있는 외부 강화 표면층과 내부 강화 표면층 사이의 중심층을 가짐; 및 외부 강화 표면층과 내부 강화 표면층 사이에서 미리 결정된 깊이로 중심층에서의 레이저-유도된 의도된 분리선;을 포함한다.In another aspect, a tempered glass article in the form of a container comprises: a glass body having a top and a bottom and a sidewall extending between the top and the bottom, wherein the sidewall has an outer surface and an inner surface surrounding the inner volume, the sidewall Has an outer reinforcing surface layer comprising an outer surface, an inner reinforcing surface layer comprising an inner surface, and a center layer between the outer reinforcing surface layer and the inner reinforcing surface layer in a tensile stress term; And a laser-induced intended separation line in the center layer to a predetermined depth between the outer reinforced surface layer and the inner reinforced surface layer.

다른 관점에서, 강화 유리 물품을 형성하는 방법은: 강화 유리 물품을 제공하는 단계, 상기 강화 유리 물품은 외부 표면 및 내부 체적을 둘러싸는 내부 표면을 가진 측벽을 포함하는 용기의 형태이며, 상기 측벽은 외부 표면을 포함하는 외부 강화 표면층, 내부 표면을 포함하는 내부 강화 표면층, 및 인장 응력 하에 있는 외부 강화 표면층과 내부 강화 표면층 사이의 중심층을 가짐; 및 측벽을 따라 축방향으로 전파되고 의도된 분리선과 만나는 균열을 조사함으로써 외부 강화 표면층과 내부 강화 표면층 사이의 미리 결정된 깊이로 중심층에서 레이저-유도된 의도된 분리선을 사용하여 강화 유리 물품을 분리하는 단계, 상기 균열은 이때 의도된 분리선을 따라 전파되어 강화 유리 물품을 분리함;를 포함한다.In another aspect, a method of forming a tempered glass article comprises: providing a tempered glass article, wherein the tempered glass article is in the form of a container comprising a side wall having an outer surface and an inner surface surrounding an inner volume, the side wall Having an outer reinforcing surface layer comprising an outer surface, an inner reinforcing surface layer comprising an inner surface, and a center layer between the outer reinforcing surface layer and the inner reinforcing surface layer under tensile stress; And separating the tempered glass article using a laser-induced intended separation line in the center layer to a predetermined depth between the outer tempered surface layer and the inner tempered surface layer by irradiating a crack that propagates axially along the sidewall and meets the intended separation line. Step, wherein the crack is then propagated along the intended separation line to separate the tempered glass article.

전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 본 개시의 다양한 구현 예를 제공하고, 및 청구범위의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 개시의 다양한 구현 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 개시의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다. It will be understood that both the foregoing background and the following detailed description are intended to provide various implementations of the present disclosure, and to provide an overview or framework for understanding the nature and features of the claims. The accompanying drawings are included to provide a further understanding, are incorporated herein, and constitute a part of this specification. The drawings illustrate various implementation examples of the present disclosure, and together with the detailed description serve to explain the principles and operation of the present disclosure.

도 1은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 강화 유리 물품의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 도 1의 강화 유리 물품의 일부분의 개략적인 평면 단면도이다.
도 3은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 나선 형상의 의도된 분리선에 대한 개략도이다.
도 4는 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 유리 물품의 의도된 분리선을 형성하는 시스템 및 장치이다.
도 5는 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 강화 유리 물품의 측면도이다.
도 6은 의도된 분리선을 따라 축방향으로 전파된 균열 및 분리 선을 가진 도 5의 강화 유리 물품의 측면도이다.
도 7은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 8은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 9는 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 10은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 11은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 12는 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 13은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 14는 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 15는 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 측면도이다.
도 16은 본원에 나타내고 설명된 하나 이상의 구현 예에 따라, 의도된 분리선을 포함하는 다른 강화 유리 물품의 개략적인 사시도이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional plan view of a portion of the tempered glass article of FIG. 1, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
3 is a schematic diagram of an intended separation line in a helical shape, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
4 is a system and apparatus for forming an intended line of separation of a glass article, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
5 is a side view of a tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
6 is a side view of the tempered glass article of FIG. 5 with cracks and separation lines propagating axially along an intended separation line.
7 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
8 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
9 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
10 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
11 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
12 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
13 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
14 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
15 is a schematic side view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.
16 is a schematic perspective view of another tempered glass article including an intended separation line, in accordance with one or more embodiments shown and described herein.

이제 분리 특징을 갖는 강화 유리 제품의 구현 예 및 분리 특징을 갖는 강화 유리 제품을 생산하기 위한 시스템 및 방법을 상세히 참조할 것이다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하거나 또는 유사한 부분을 지칭하는 것으로 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. Reference will now be made in detail to embodiments of tempered glass articles with separating features and systems and methods for producing tempered glass articles with separating features. Wherever possible, the same reference numerals will be used throughout the drawings to refer to the same or similar parts.

본원에 사용되는 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부 - 는 도면과 함께 제공된 좌표 축을 참조해서만 만들어지며 절대적인 방향을 의미하지는 않는다.Directional terms as used herein-for example, up, down, right, left, front, back, top, bottom-are made only with reference to the coordinate axes provided with the drawings and do not imply an absolute direction.

달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 설명된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하거나 임의의 장치에 특정 배향이 요구되는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않습니다. 따라서, 방법 청구가 실제로 그 단계에 따른 순서를 언급하지 않거나, 장치 청구가 실제로 개별 구성 요소에 대한 순서 또는 방향을 언급하지 않거나, 또는 청구 범위 또는 설명에서 다음과 같이 구체적으로 명시되지 않은 경우 단계는 특정 순서로 제한되거나, 장치의 구성 요소에 대한 특정 순서 또는 방향이 언급되은 경우, 어떤 점에서든 순서 또는 방향이 추론되도록 의도된 것은 아니다. 이는 다음을 포함하여 해석에 대한 가능한 비표현 적 근거를 유지한다: 단계의 배열, 작동 흐름, 구성 요소의 순서 또는 구성 요소의 방향과 관련된 논리 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미 명세서에 기술된 구현 예의 수 또는 유형.Unless explicitly stated otherwise, any method described herein is not intended to be construed as requiring the steps to be performed in a specific order or requiring a specific orientation for any device. Thus, if the method claim does not actually refer to the order followed by that step, the device claim does not actually refer to the order or direction for the individual components, or if the claim or description does not specifically state as follows, the step is When limited to a specific order, or when a specific order or direction for components of the device is mentioned, the order or direction is not intended to be inferred at any point. It maintains possible non-expressive grounds for interpretation, including: logic problems related to the arrangement of steps, flow of operations, order of components, or orientation of components; The number or type of implementation examples described in the general semantic specification derived from grammatical constructs or punctuation marks.

본원에 사용된 바와 같이, "단수 형태"는 달리 문맥상 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "하나의" 구성에 대한 언급은, 달리 문맥에서 명시하지 않는 하나, 둘 이상의 이러한 구성을 가진 관점을 포함한다.As used herein, “singular form” includes plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to “a” configuration includes aspects having one, more than one such configuration, unless otherwise specified in the context.

본원에 사용된 바와 같이, "분리 특징"이라는 용어는 의도된 분리선과 같이, 구조적으로 취약한 유리 물품의 구역을 지칭한다. 이러한 선은 실선(즉, 연속)이거나 일련의 정렬된 점 또는 대시(dashes) 또는 함께 선을 형성하는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 의도된 분리선의 점 또는 대시는 인접한 점들 또는 대시들 사이의 규칙적이거나 불규칙적인 간격을 가질 수 있다. 선은 그 범위에서 직선, 곡선 또는 이들의 조합일 수 있다.As used herein, the term “separation feature” refers to a region of a glass article that is structurally weak, such as an intended separation line. These lines may be solid lines (ie, continuous) or may be formed as a series of aligned points or dashes, or a combination of them forming a line together. The dots or dashes of the intended dividing line may have regular or irregular spacing between adjacent dots or dashes. The line may be a straight line, a curved line, or a combination thereof in the range.

본원에 사용된 바와 같이, "패턴"이란 용어는 나선과 같은, 반복된 배열을 따르는 하나 이상의 선을 지칭한다.As used herein, the term “pattern” refers to one or more lines along a repeated arrangement, such as a spiral.

본원에 사용된 바와 같이, "축방향"은 도면에 제공된 유리 용기의 높이 방향을 지칭한다. As used herein, “axial direction” refers to the height direction of the glass container provided in the figures.

의약품 용기는 기밀성, 광학적 선명도, 및 다른 재료에 대한 우수한 화학적 내구성으로 인해 유리로 만들질 수 있다. 예컨대 알루미노실리케이트(aluminosilicate) 유리 조성물을 포함하는, 일부 유리 물품 및 유리 시트는 이온 교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이온 교환 강화 공정에서, 유리의 표면층의 이온은 동일한 원자가(valence) 또는 산화 상태를 가진 더 큰 이온으로 교체(또는 교환)된다. 이온-교환될 수 있는 일부 유리 조성물에서, 유리 조성물의 표면층의 이온 및 더 큰 이온은 Li+, Na+, K+, Rb+, 및 Cs+와 같은 1가 알칼리 금속 양이온(monovalent alkali metal cation)일 수 있다. 알루미노실리케이트 유리 조성물의 유리 매트릭스에서의 알칼리 금속 이온의 존재로 인해, 알루미노실리케이트 유리는 이온 교환 공정을 통해 쉽게 화학적으로 템퍼링(tempering)될 수 있다.Pharmaceutical containers can be made of glass because of their hermeticity, optical clarity, and good chemical resistance to other materials. Some glass articles and glass sheets, including, for example, aluminosilicate glass compositions, can be chemically strengthened by ion exchange. In the ion exchange strengthening process, the ions in the surface layer of the glass are replaced (or exchanged) with larger ions having the same valence or oxidation state. In some glass compositions that can be ion-exchanged, the ions and larger ions of the surface layer of the glass composition are monovalent alkali metal cations such as Li + , Na + , K + , Rb + , and Cs +. Can be Due to the presence of alkali metal ions in the glass matrix of the aluminosilicate glass composition, the aluminosilicate glass can be easily chemically tempered through an ion exchange process.

유리관 및 이를 통해 만들어지고 개선된 기계적 내구성을 가진 유리 물품은 또한 라미네이트된(laminated) 유리관을 형성하고 라미네이트된 유리관을 유리 물품으로 변환함으로써 생산될 수 있다. 라미네이트된 유리관은 예를 들어, 그 전체가 참고로 본원에 병합된 미국 특허 제9,034,442호에 설명된 바와 같이 다수의 유리 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현 예에서, 라미네이트된 유리관은 코어층(core layer) 및 적어도 하나의 클래드층(clad layer)을 포함할 수 있다. 클래드층은 적어도 코어층의 내부 부분에 인접한 내부 클래드층 및 코어층의 외부 부분에 인접한 외부 클래드층을 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, 내부 클래드층과 외부 클래드층의 유리 조성물의 열팽창계수(CTE)가 코어층에 사용된 유리 조성물의 CTE와 상이한 경우, 이때 유리 층 각각의 열 팽창 차이는 내부 클래드층과 외부 클래드층의 압축 응력 및 코어 층의 인장 응력을 야기할 수 있다. 클래드층의 압축 응력 생성은 표면 손상에 대한 유리의 외부 표면의 저항성을 증가시킴으로써 유리의 기계적 내구성을 증가시킬 수 있다.Glass tubes and glass articles made therethrough and having improved mechanical durability can also be produced by forming a laminated glass tube and converting the laminated glass tube into a glass article. A laminated glass tube may include multiple layers of glass, for example, as described in U.S. Patent No. 9,034,442, which is incorporated herein by reference in its entirety. For example, in some embodiments, the laminated glass tube may include a core layer and at least one clad layer. The cladding layer may include at least an inner cladding layer adjacent to an inner portion of the core layer and an outer cladding layer adjacent to an outer portion of the core layer. In this embodiment, when the coefficient of thermal expansion (CTE) of the glass composition of the inner clad layer and the outer clad layer is different from the CTE of the glass composition used in the core layer, the difference in thermal expansion of each of the glass layers is the inner clad layer and the outer clad layer. It can cause compressive stress in the layer and tensile stress in the core layer. The creation of compressive stress in the cladding layer can increase the mechanical durability of the glass by increasing the resistance of the outer surface of the glass to surface damage.

도 1을 참고하면, 의약조성물을 저장하기 적절할 수 있는 유리 용기(10) 형태의 유리 물품이 단면으로 도시된다. 유리 용기(10)는 일반적으로 상단(14), 바닥(16), 및 상기 상단(14)과 바닥(16) 사이에서 연장되는 중간(18)을 가진 유리 바디(12)를 포함한다. 유리 바디(12)는 내부 체적(20)을 둘러싸서 내부 체적(20)을 규정할 수 있다. 개구(22)는 상단(14)에 제공되어, 내부 체적(20)으로의 접근을 제공할 수 있다. 일부 구현 예에서, 유리 바디(12)는 또한 내부 체적(20)의 바닥(16)을 닫는 베이스(24, base)를 포함한다. 베이스(24)는 도시된 바와 같이 실질적으로 평평할 수 있고, 또는 원형과 같은 일부 다른 적합한 형태일 수 있다.Referring to FIG. 1, a glass article in the form of a glass container 10 that may be suitable for storing a pharmaceutical composition is shown in cross section. The glass container 10 generally includes a glass body 12 having a top 14, a bottom 16, and an intermediate 18 extending between the top 14 and the bottom 16. The glass body 12 may surround the inner volume 20 to define an inner volume 20. An opening 22 can be provided at the top 14 to provide access to the interior volume 20. In some implementations, the glass body 12 also includes a base 24 that closes the bottom 16 of the inner volume 20. The base 24 may be substantially flat as shown, or may be of some other suitable shape, such as circular.

유리 바디(12)는 대부분의 내부 체적(20)을 규정하는 확대부(26) 및 숄더(30, shoulder)에 의해 상기 확대부(26)로 연결된 넥-다운부(28, necked-down portion)를 형성하는 측벽(25)을 포함한다. 넥-다운부(28)는 숄더(30)로부터 넥-다운부(28)에서 외측으로 방사상으로 연장되어 숄더(30) 위로 돌출되는 플랜지(32, flange)로 연장된다. 플랜지(32)는 개구(22)를 닫고 내부 체적(20)으로의 의도하지 않은 접근을 억제하는 데 사용될 수 있는 뚜껑과 맞물리는 데 사용될 수 있다. The glass body 12 is a necked-down portion 28 connected to the enlarged portion 26 by an enlarged portion 26 and a shoulder 30 defining most of the inner volume 20 It includes a side wall 25 forming a. The neck-down portion 28 extends radially outward from the neck-down portion 28 from the shoulder 30 to a flange 32 protruding above the shoulder 30. The flange 32 may be used to close the opening 22 and engage a lid that may be used to deter unintentional access to the interior volume 20.

유리 용기(10)가 특정 모양의 형태(바이알)를 가진 것으로 도 1에 도시되지만, 유리 용기는 이에 제한하지는 않지만 진공채혈기(Vacutainers®), 카트리지, 주사기, 앰플, 병, 플라스크, 약병(phial), 튜브, 비커, 등을 포함하는 다른 모양의 형태를 가질 수 있음을 이해해야 한다. 본원에 설명된 유리 용기가 이에 제한하지 않지만, 제약 패키지(pharmaceutical package), 음료 용기, 등을 포함하는 다양한 적용을 위해 사용될 수 있음을 이해해야 한다.Although the glass container 10 is shown in FIG. 1 as having a specific shape (vial), the glass container is not limited thereto, but the glass container is not limited thereto, but is not limited to, but is not limited to, a vacuum blood collection device (Vacutainers®), cartridges, syringes, ampoules, bottles, flasks, vials (phial). It should be understood that it can have other shaped shapes including, tubes, beakers, etc. It should be understood that the glass containers described herein can be used for a variety of applications including, but not limited to, pharmaceutical packages, beverage containers, and the like.

도 2를 참고하면, 유리 용기(10)의 단면이 더 상세하게 나타나며 외부 표면(34) 및 내부 표면(36)은 그 사이에 두께(t)를 규정하는 외부 표면(34)과 평행(예컨대, 동심원으로)한 내부 표면(36)을 포함한다. 측벽(25)은 외부 표면(34) 및 내부 표면(36)에서 압축 강화되어 각각 깊이 d1, d2까지 외부 표면(34) 및 내부 표면(36)로부터 연장되는 강화된 표면층(38, 40)을 제공한다. 강화된 표면층(38, 40)은 압축 응력하에 있으며, 반면 강화된 표면층(38, 40) 사이의 중심층(42)은 인장 응력하에, 또는 인장 상태에 있다. 중심층(42)의 인장 응력은 강화된 표면층(38, 40)의 압축 응력과 균형을 이루며, 따라서 측벽(25) 내의 평형을 유지한다. 깊이 d1 및 d2로 연장되는 강화된 표면층(38, 40)은 일반적으로 개별적으로 "층의 깊이"로서 지칭된다. 측벽(25)의 두께(t)는 일반적으로 약 0.2 mm 내지 약 2 mm, 일부 구현 예에서, 약 3 mm까지 범위에 있다. 하나의 구현 예에서, 두께(t)는 약 0.5 내지 약 1.3 mm의 범위에 있다. 2, the cross section of the glass container 10 is shown in more detail and the outer surface 34 and the inner surface 36 are parallel to the outer surface 34 defining a thickness t therebetween (e.g., It includes an inner surface 36 (concentrically). The sidewall 25 is a reinforced surface layer 38 and 40 which is compression strengthened at the outer surface 34 and the inner surface 36 and extends from the outer surface 34 and the inner surface 36 to depths d 1 and d 2, respectively. Provides. The reinforced surface layers 38 and 40 are under compressive stress, while the central layer 42 between the reinforced surface layers 38 and 40 is under tensile stress, or in a tensile state. The tensile stress of the center layer 42 is balanced with the compressive stress of the reinforced surface layers 38 and 40, thus maintaining an equilibrium within the sidewall 25. The reinforced surface layers 38 and 40 extending to depths d 1 and d 2 are generally referred to individually as “depth of layer”. The thickness t of sidewall 25 generally ranges from about 0.2 mm to about 2 mm, and in some embodiments, up to about 3 mm. In one embodiment, the thickness t ranges from about 0.5 to about 1.3 mm.

본원에 설명된 구현 예에서, 강화된 표면층(38, 40)의 층의 깊이는 약 3 ㎛ 이상일 수 있다. 일부 구현 예에서, 층의 깊이는 약 25 ㎛ 이상 또는 약 30 ㎛ 이상일 수 있다. 예를 들어, 일부 구현 예에서, 층의 깊이는 약 25 ㎛ 이상에서 약 150 ㎛까지일 수 있다. 일부 다른 구현 예에서, 층의 깊이는 약 30 ㎛ 이상 및 야 150 ㎛ 이하일 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 층의 깊이는 약 30 ㎛ 이상 및 약 80 ㎛ 이하일 수 있다. 일부 다른 구현 예에서, 층의 깊이는 야 35 ㎛ 이상 및 약 50 ㎛ 이하일 수 있다. In the embodiments described herein, the depth of the layer of the reinforced surface layers 38 and 40 may be about 3 μm or more. In some embodiments, the depth of the layer can be about 25 μm or more or about 30 μm or more. For example, in some implementations, the depth of the layer can be from about 25 μm or greater to about 150 μm. In some other implementations, the depth of the layer may be greater than or equal to about 30 μm and less than or equal to 150 μm. In another embodiment, the depth of the layer may be greater than or equal to about 30 μm and less than or equal to about 80 μm. In some other implementations, the depth of the layer may be greater than or equal to 35 μm and less than or equal to about 50 μm.

강화된 표면층(38, 40)은 일반적으로 150 MPa 이상의 표면 압축 응력(즉, 외부 및 내부 표면(34, 36)에서 측정된 압축 응력)을 갖는다. 일부 구현 예에서, 표면 압축 응력은 200 MPa 이상, 또는 250 MPa 이상일 수 있다. 일부 구현 예에서, 표면 압축 응력은 300 MPa 이상, 또는 350 MPa 이상일 수 있다. 예를 들어, 일부 구현 예에서, 표면 압축 응력은 약 300 MPa 이상 및 약 750 MPa 이하일 수 있다. 일부 다른 구현 예에서, 표면 압축 응력은 약 400 MPa 이상 및 약 700 MPa 이하일 수 있다. 또 다른 구현 예에서, 표면 압축 응력은 약 500 MPa 이상 및 약 650 MPa 이하일 수 있다. 강화된 유리 물품의 응력은 FSM(Fundamental Stress Meter) 기구를 통해 측정될 수 있다. 이러한 기구는 복굴절 유리 표면(birefringent glass surface) 안팎으로 광을 결합한다. 이때 측정된 복굴절은 재료 상수, 응력-광학 또는 광탄성 계수(SOC 또는 PEC)를 통한 응력과 관련된다. 두 파라미터가 얻어진다: 최대 표면 압축 응력(CS, compressive stress) 및 층의 교환 깊이(DOL, exchange depth of layer). 대안으로서, 응력 및 층의 깊이는 굴절 근접장 응력 측정 기술을 사용하여 측정될 수 있다.The reinforced surface layers 38, 40 generally have a surface compressive stress (ie, compressive stress measured at the outer and inner surfaces 34, 36) of 150 MPa or more. In some embodiments, the surface compressive stress can be 200 MPa or higher, or 250 MPa or higher. In some embodiments, the surface compressive stress can be 300 MPa or higher, or 350 MPa or higher. For example, in some embodiments, the surface compressive stress can be greater than or equal to about 300 MPa and less than or equal to about 750 MPa. In some other implementations, the surface compressive stress can be greater than or equal to about 400 MPa and less than or equal to about 700 MPa. In yet another embodiment, the surface compressive stress can be greater than or equal to about 500 MPa and less than or equal to about 650 MPa. The stress of a tempered glass article can be measured through a Fundamental Stress Meter (FSM) instrument. These devices couple light into and out of a birefringent glass surface. The measured birefringence is related to the stress through the material constant, stress-optical or photoelastic coefficient (SOC or PEC). Two parameters are obtained: maximum surface compressive stress (CS) and exchange depth of layer (DOL). Alternatively, the stress and depth of the layer can be measured using a refractive near field stress measurement technique.

중심층(42) 내에 그리고 강화된 표면층(38, 40) 사이에 하나 이상의 의도된 분리선(50)을 도입하는 것은, 측벽(25)이 인장 상태에 있는 경우, 균열이 축방향으로 유리 바디(12)를 따라 전파하고 의도된 분리선(50)과 마주하여 유리 바디(12)가 의도된 분리선(50)을 따라 분리되게 할 수 있다는 것이 발견되었다. 유리 두께(t)에 대해, 강화 공정의 결과로서 미리 정해진 한계치(예컨대, 0.6 mm - 1 mm 두께에 대해 25 MPa 이상) 이상 중심층(42)에서의 중심 인장(CT)을 제공하여 외부힘의 적용 없이 의도된 분리선(50)을 따라 유리 바디(12)의 완전한 분리를 조장하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 구현 예에서, 중심층(42)의 CT의 미리 정해진 한계치는 적어도 약 13 MPa, 예컨대 적어도 약 15 MPa, 예컨대 적어도 약 18 MPa, 예컨대 적어도 약 20 MPa, 예컨대 적어도 약 23 MPa, 예컨대 적어도 약 30 MPa, 예컨대 적어도 약 35 MPa일 수 있다. 의도된 분리선의 형성에 대한 세부 사항은 아래에서 설명된다. The introduction of one or more intended separation lines 50 within the center layer 42 and between the reinforced surface layers 38, 40 means that when the sidewalls 25 are in tension, the cracks axially cause the glass body 12 It has been found that it is possible to propagate along and face the intended separation line 50 to cause the glass body 12 to separate along the intended separation line 50. For the glass thickness (t), by providing a central tension (CT) in the center layer 42 above a predetermined limit (e.g., at least 25 MPa for a thickness of 0.6 mm-1 mm) as a result of the reinforcing process. It may be desirable to facilitate complete separation of the glass body 12 along the intended separation line 50 without application. In some implementations, the predetermined limit of the CT of the central layer 42 is at least about 13 MPa, such as at least about 15 MPa, such as at least about 18 MPa, such as at least about 20 MPa, such as at least about 23 MPa, such as at least about 30. MPa, such as at least about 35 MPa. Details of the formation of the intended separation line are described below.

도 1은 강화된 표면층(38, 40)(도 2) 사이에 형성된 의도된 분리선(50)에 의해 형성된 제1 대표적 패턴(52)을 예시한다. 이 예시에서, 의도된 분리선(50)에 의해 형성된 패턴(52)은 숄더(30)와 베이스(24) 사이의, 유리 바디(12)의 확대부(26)로 제공된다. 패턴(52)은 유리 바디(12)의 둘레(56)(예컨대, 원주)에 대해 형성된 개별 턴(54, individual turns)을 가진 3차원 나선(S)의 형태일 수 있다.FIG. 1 illustrates a first representative pattern 52 formed by an intended separating line 50 formed between the reinforced surface layers 38 and 40 (FIG. 2 ). In this example, the pattern 52 formed by the intended separating line 50 is provided as an enlarged portion 26 of the glass body 12, between the shoulder 30 and the base 24. The pattern 52 may be in the form of a three-dimensional spiral S with individual turns 54 formed about the circumference 56 (eg, circumference) of the glass body 12.

도 3을 참고하면, 예시를 위해 유리 바디(12)의 측벽(25)에 형성된 나사선 형태의 나선(S)의 개략도이다. "나사선(helix)"은 축(A)과 일정한 각도를 이루는 임의의 지점에서 탄젠트 선을 갖는다. 예시된 구현 예에서, 유리 바디(12)의 내부 직경(D1) 및 외부 직경(D2)이 나사선의 영역에서 일정하기 때문에, 나사선은 일정한 직경(D3)을 가진 원형 나사선으로서 지칭될 수 있다. 직경(D3)은 적어도 부분적으로 유리 바디(12)의 형태에 따라 일정하거나 변할 수 있다. 또한, 본원에 설명된 바와 같이, 다른 나선 및 비-나선 형태가 가능하다. Referring to FIG. 3, for example, it is a schematic diagram of a spiral S in the form of a thread formed on the side wall 25 of the glass body 12. The "helix" has a tangent line at an arbitrary point at an angle with the axis A. In the illustrated embodiment, since the inner diameter (D 1 ) and outer diameter (D 2 ) of the glass body 12 are constant in the region of the thread, the thread can be referred to as a circular thread with a constant diameter (D 3 ). have. The diameter D 3 may be constant or variable, at least partially depending on the shape of the glass body 12. Also, as described herein, other helical and non-helical configurations are possible.

앞서 나타낸 바와 같이, 유리 바디(12)는 축(A)을 통해 그리고 내부 표면(36)으로 통과하는 내부 직경(D1)을 갖는다. 유리 바디는 또한 축(A)을 통해 그리고 외부 표면(34)으로 통과하는 외부 직경(D2)을 갖는다. 나선(S)은 다수의 턴(turn)을 포함한다. "턴"은 축(A)에 대해 의도된 분리선(50)의 완전한 360° 범위를 지칭한다. 턴의 수, 또는 턴의 일부는 나선이 단부(E1)로부터 단부(E2)까지 유리 바디(12)에 대해 360°를 완료하는 횟수를 계산함으로써 얻어질 수 있다. 도 3의 예시에는 2개의 턴(T1, T2)이 존재한다. 본원에 사용된 바와 같이, "적어도 하나의 턴"은 단일 턴(360도의), 단일 턴 플러스 일부 턴, 다중 턴과 다중 턴 플러스 턴의 일부를 지칭할 수 있다. 턴은 0도 와 360° 사이의 도 및 일부로 세분화될 수 있다. 예를 들어, 턴의 절반은 180도이다. 피치(P, pitch)는 축(A)에 평행한 선을 따라 측정된 턴들 사이의 거리이다. 의도된 분리선이 선으로 예시되지만, 의도된 분리선(50)은 폭 및 두께를 갖는다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 의도된 분리선(50)의 폭은 약 5 ㎛와 약 50 ㎛ 사이일 수 있고 두께는 약 1 ㎛와 10 ㎛ 사이일 수 있다. 의도된 분리선(50)의 치수는 적어도 부분적으로 중심층(42)의 CT에 따를 수 있다. 예를 들어, CT가 낮을수록, 폭 및 두께 치수가 더 크다. 피치(P)는, 예를 들어, 약 2 mm 이하, 예컨대 약 0.5 mm 이하, 예컨대 약 0.1 mm 이하일 수 있다.As previously indicated, the glass body 12 has an inner diameter D 1 passing through the axis A and to the inner surface 36. The glass body also has an outer diameter D 2 passing through the axis A and to the outer surface 34. The spiral S includes a number of turns. "Turn" refers to the full 360° range of the intended separation line 50 with respect to axis A. The number of turns, or part of a turn, can be obtained by calculating the number of times the helix completes 360° for the glass body 12 from end E 1 to end E 2. In the example of FIG. 3, there are two turns T 1 and T 2 . As used herein, “at least one turn” may refer to a single turn (of 360 degrees), a single turn plus some turns, multiple turns and multiple turns plus a portion of a turn. Turns can be subdivided into degrees and parts between 0 and 360 degrees. For example, half of the turn is 180 degrees. Pitch P is the distance between turns measured along a line parallel to axis A. While the intended separation line is illustrated as a line, it should be noted that the intended separation line 50 has a width and a thickness. For example, the width of the intended separation line 50 may be between about 5 μm and about 50 μm and the thickness may be between about 1 μm and 10 μm. The dimensions of the intended separation line 50 may at least partially follow the CT of the central layer 42. For example, the lower the CT, the larger the width and thickness dimensions. The pitch P may be, for example, about 2 mm or less, such as about 0.5 mm or less, such as about 0.1 mm or less.

도 4를 참고하면, 의도된 분리선은 유리 투과 스펙트럼(glass transmission spectrum)의 투명도의 윈도우에서 작동하는 레이저(100)로 유리 바디(12)를 조사함으로써 형성될 수 있다. 도 4의 구현 예에서, 유리 물품(10)은 척(102, chuck) 내에서 워크피스로서 고정될 수 있으며, 상기 척은 유리 물품(10)이 척(102)을 이용하여 회전되면서 X-Y 평면에서 유리 물품(10)을 이동시킬 수 있는 X-Y 전동 포지셔닝 장치(104, motorized positioning apparatus) 상에 결국 장착된다. 대부분의 유리 바디(12) 내의 손상은 레이저 빔(106)의 강도 또는 영향이 임계값을 초과할 때 비선형 흡수에 의해 발생될 수 있다. 유리를 가열함으로써 손상 선(damage lines)을 생성하는 것보다, 비선형 흡수는 중심층(42) 내에 분자 결합을 파괴함으로써 손상 선을 생성하며; 대부분의 강화된 유리 바디(12)는 과도한 가열을 경험하지 않는다. 파장은 감쇠 없이 측벽의 중간에서 초점을 맞출 수 있도록 유리 재료의 투명 영역에서 픽업(picked up)될 수 있다. 하나의 구현 예에서, 레이저(100)는 10-150 kHz의 반복률을 가진, 1064 nm(근접-IR)의 기본 파장에서, 또는 그 고조파(harmonics)(예컨대, 532 nm(녹색), 355 nm(자외선))에서 작동하는 나노초 펄스 Nd 레이저이다. 나노초 펄스 Nd 레이저의 전력은 약 1 W에서 약 4 W 까지 범위에 있을 수 있다. Referring to Fig. 4, the intended separation line can be formed by irradiating the glass body 12 with a laser 100 operating in a window of transparency of the glass transmission spectrum. In the embodiment of FIG. 4, the glass article 10 may be fixed as a workpiece within a chuck 102, the chuck being rotated using the chuck 102 in the XY plane. It is eventually mounted on an XY motorized positioning apparatus 104 capable of moving the glass article 10. Most of the damage within the glass body 12 can be caused by nonlinear absorption when the intensity or effect of the laser beam 106 exceeds a threshold. Rather than creating damage lines by heating the glass, nonlinear absorption creates damage lines by breaking molecular bonds in the central layer 42; Most of the tempered glass body 12 does not experience excessive heating. The wavelength can be picked up in the transparent region of the glass material so that it can be focused in the middle of the sidewall without attenuation. In one implementation, the laser 100 has a repetition rate of 10-150 kHz, at a fundamental wavelength of 1064 nm (near-IR), or its harmonics (e.g., 532 nm (green), 355 nm ( It is a nanosecond pulsed Nd laser operating in ultraviolet light)). The power of a nanosecond pulsed Nd laser can range from about 1 W to about 4 W.

레이저 조사에 의해 강화된 유리 바디(12)에서의 손상 선의 형성은 도 2에서 개략적으로 나타낸다. 레이저-형성된 의도된 분리선(50)은 레이저(100) 및 레이저 빔(106)을 초점 맞추는 데 필요한 레이저 광학기에 의해 발생된, 레이저 빔(106)으로 유리 바디(12)를 조사함으로써 형성된다. 레이저 빔(106)은 의도된 분리선(50)을 형성하기 위해 내부 표면(36) 위에 초점 맞춰진다. 의도된 분리선(50)은 내부 표면(36)으로부터 깊이(d3)에서 형성되고, 여기서, 깊이(d3)는 내부 강화된 표면층(40)의 깊이(d2)보다 크다. 따라서, 의도된 분리선(50)은, 인장 응력하에 있는, 중심선(42) 내에 위치되고, 압축 응력하에 있는 내부 표면층(40)과 외부 표면층(38) 외부에 위치된다. 물품(10)과 레이저 빔(106) 중 적어도 하나는 의도된 분리선(50)을 형성하도록 회전되고 병진 이동된다. 하나의 구현 예에서, 유리 물품(10)은 레이저 빔(106)에 대해 척(102)을 사용하여 회전되고 전동 포지셔닝 장치(104)를 이용하여 병진 이동된다. 이러한 움직임은 병진 이동 가능한 스테이지(translatable stages), 빔 스캐너(beam scanners), 등을 이용하여 수행될 수 있다. The formation of the damage line in the glass body 12 strengthened by laser irradiation is schematically shown in FIG. 2. The laser-formed intended separation line 50 is formed by irradiating the glass body 12 with a laser beam 106, generated by laser optics required to focus the laser 100 and laser beam 106. The laser beam 106 is focused on the inner surface 36 to form the intended separation line 50. The intended separation line 50 is formed at a depth d 3 from the inner surface 36, where the depth d 3 is greater than the depth d 2 of the inner reinforced surface layer 40. Thus, the intended separation line 50 is located within the center line 42, which is under tensile stress, and is located outside the inner surface layer 40 and the outer surface layer 38 under compressive stress. At least one of the article 10 and the laser beam 106 is rotated and translated to form the intended separation line 50. In one implementation, the glass article 10 is rotated using a chuck 102 with respect to the laser beam 106 and translated using a motorized positioning device 104. This movement can be performed using translationally movable stages, beam scanners, and the like.

실시 예Example

레이저 새겨진 패턴(72, laser inscribed pattern)이 도 5에 나타난 것처럼 형성되었다. UV(355 nm 파장), 나노초 펄스 레이저의 출력은 카트리지 형태로 이온-교환된 유리 물품(70)의 중심층(CT = 37 MPa) 내에 초점 맞춰졌다. 카트리지(70)는 약 0.7 mm의 벽 두께를 가진 약 12 mm의 직경을 갖는다. 유리 물품(70)은 약 400 rpm에서 척에서 회전되었고 동시에 0.5 mm 피치에 대해 허용되는 속도로 축방향에서 병진 이동되었다. 레이저 조사의 기간은 2.5 W - 3 W 범위의 레이저 전력으로 나타낸 유리 물품의 측벽 내에 3개의 턴이 형성되도록 제어되었다. A laser inscribed pattern 72 was formed as shown in FIG. 5. The output of the UV (355 nm wavelength), nanosecond pulsed laser was focused within the central layer (CT = 37 MPa) of the ion-exchanged glass article 70 in the form of a cartridge. The cartridge 70 has a diameter of about 12 mm with a wall thickness of about 0.7 mm. The glass article 70 was rotated in the chuck at about 400 rpm and simultaneously translated axially at an acceptable speed for a 0.5 mm pitch. The duration of the laser irradiation was controlled so that three turns were formed in the sidewall of the glass article represented by a laser power in the range of 2.5 W-3 W.

도 6을 참고하면, 균열(74)은 축방향에서 전파된 유리 물품의 바닥에서 기계적으로 시작되었다. 균열이 전파되고 이후 마주한 제1 턴에서 정지되었음이 관찰되었다. 균열(74)은 이후 유리 바디 주위에 분리선(76)을 형성하는 제1 턴을 따라 전파되고, 유리 물품은 약 2분 내에 의도된 분리선을 따라 떨어져 파괴되었다. 도 6은 테이프(78)에 의해 연결된 유리 바디의 분리된 섹션을 예시한다.Referring to Figure 6, the crack 74 started mechanically at the bottom of the glass article propagating in the axial direction. It was observed that the crack propagated and then stopped on the first turn it encountered. The crack 74 then propagated along a first turn forming a separation line 76 around the glass body, and the glass article fell along the intended separation line and destroyed within about 2 minutes. 6 illustrates separate sections of the glass body connected by tape 78.

다중 턴을 가진 나사선이 앞서 설명되었지만, 다른 형태가 의도된 분리선을 위해 사용될 수 있다. 도 7을 참고하면, 유리 물품(110)은 상단(114), 바닥(116), 및 확대부(126)를 가진 유리 바디(112)와 같이, 위에서 설명된 많은 특징을 포함하는 유리 물품(110)이 예시된다. 이러한 구현 예에서, 유리 바디(112)는 하나의 턴(154) 플러스 일부 턴을 포함하는 나선(S) 형태의 의도된 분리선(150)에 의해 형성된 패턴(152)을 포함하므로, 의도된 분리선(150)의 단부들(156, 158)은 겹쳐진다. 갭(160, gap)은 단부들(156, 158) 사이에 존재한다. 갭(160)은 축방향 치수로 약 1 mm 이하, 예컨대 약 0.75 mm 이하, 예컨대 약 0.5 mm 이하, 예컨대 약 0.25 mm 이하, 예컨대 약 0.1 mm 이하일 수 있다. 갭(160)(및 피치)의 축방향 치수를 제어하는 것은 분리 부분으로 유리 바디(112)를 완전히 분리하기 위해 균열이 하나의 단부(158)로부터 다른 단부(156)로 전파되게 할 수 있다.Although a thread with multiple turns has been described above, other shapes could be used for the intended splitting line. Referring to FIG. 7, a glass article 110 includes a number of features described above, such as a glass body 112 having a top 114, a bottom 116, and an enlarged portion 126. ) Is illustrated. In this embodiment, the glass body 112 comprises a pattern 152 formed by the intended dividing line 150 in the form of a helical (S) comprising one turn 154 plus some turns, so the intended dividing line ( The ends 156 and 158 of 150) overlap. A gap 160 exists between the ends 156 and 158. The gap 160 may be about 1 mm or less in axial dimension, such as about 0.75 mm or less, such as about 0.5 mm or less, such as about 0.25 mm or less, such as about 0.1 mm or less. Controlling the axial dimension of the gap 160 (and pitch) can cause the crack to propagate from one end 158 to the other end 156 to completely separate the glass body 112 into a separating portion.

도 8을 참고하면, 유리 물품(210)의 다른 구현 예는 상단(214), 바닥(216) 및 확대부(226)를 가진 유리 바디(212)를 포함한다. 이러한 구현 예에서, 유리 바디(212)는 각각 하나의 턴(254a, 254b, 254c) 플러스 일부 턴을 포함하는 나선(S1, S2, S3) 형태의 다중의, 이격된 의도된 분리선(250a, 250b, 250c)에 의해 형성된 패턴(252)을 포함하므로, 단부들(256a 및 258a, 256b 및 258b, 256c 및 258c)은 겹쳐진다. 갭(260a, 260b 및 260c)은 단부들(256a 및 258a, 256b 및 258b, 256c 및 258c) 사이에 제공된다. 이 실시 예에서, 갭(260a, 260b, 260c)의 거리는 모두 상이하다; 그러나, 둘 이상의 갭(260a, 260b, 260c)의 거리는 동일할 수 있다. 또한, 인접한 나선들(S1, S2, S3) 사이의 피치(P)는 예컨대 약 2 mm 이하, 예컨대 약 1 mm 이하, 예컨대 약 0.5 mm 이하, 예컨대 약 0.25 mm 이하의 임의의 적절한 거리일 수 있다. Referring to FIG. 8, another embodiment of a glass article 210 includes a glass body 212 having a top 214, a bottom 216 and an enlarged portion 226. In this embodiment, the glass body 212 has multiple, spaced apart intended dividing lines 250a, 250b in the form of spirals S1, S2, S3 each comprising one turn 254a, 254b, 254c plus some turns. , 250c), the ends 256a and 258a, 256b and 258b, 256c and 258c overlap. Gaps 260a, 260b and 260c are provided between ends 256a and 258a, 256b and 258b, 256c and 258c. In this embodiment, the distances of the gaps 260a, 260b, 260c are all different; However, the distances between the two or more gaps 260a, 260b, and 260c may be the same. Further, the pitch P between adjacent spirals S1, S2, S3 may be any suitable distance, such as about 2 mm or less, such as about 1 mm or less, such as about 0.5 mm or less, such as about 0.25 mm or less. .

도 9는 상단(314), 바닥(316) 및 확대부(326)를 가진 유리 바디(312)를 포함하는 다른 유리 물품(310)을 예시한다. 이 구현 예에서, 유리 바디(312)는 앞서 설명한 바와 같이, 개방된 단부 나선에 반대되는, 닫힌 원(C)의 형태의 의도된 분리선(350)에 의해 형성된 패턴(352)을 포함한다. 9 illustrates another glass article 310 including a glass body 312 having a top 314, a bottom 316 and an enlarged portion 326. In this embodiment, the glass body 312 comprises a pattern 352 formed by the intended dividing line 350 in the form of a closed circle C, opposed to an open end helix, as described above.

도 10을 참고하면, 유리 물품(410)의 다른 구현 예는 상단(414), 바닥(416) 및 확대부(426)를 가진 유리 바디(412)를 포함한다. 이러한 구현 예에서, 유리 바디(412)는 각각 원(C1, C2, C3) 형태의, 다중의, 이격된 의도된 분리선(450a, 450b, 450c)에 의해 형성된 패턴(452)을 포함한다. 또한, 인접한 원(C1, C2, C3) 사이의 피치(P)는 예컨대 약 2 mm 이하, 예컨대 약 1 mm 이하, 예컨대 약 0.5 mm 이하, 예컨대 약 0.25 mm 이하의 임의의 적합한 거리일 수 있다. Referring to FIG. 10, another embodiment of a glass article 410 includes a glass body 412 having a top 414, a bottom 416 and an enlarged portion 426. In this embodiment, the glass body 412 includes a pattern 452 formed by multiple, spaced apart intended dividing lines 450a, 450b, 450c, in the form of circles C1, C2, C3, respectively. Further, the pitch P between adjacent circles C1, C2, C3 may be any suitable distance, such as about 2 mm or less, such as about 1 mm or less, such as about 0.5 mm or less, such as about 0.25 mm or less.

도 11을 참고하면, 전술한 의도된 분리선의 패턴이 전술한 유리 물품의 확대부의 상부 절반에 위치하지만, 패턴은 하부 절반에(즉, 숄더보다 바닥 근처에) 또는 확대부의 전체 축방향 길이를 따라 위치할 수 있다. 도 11은, 실시 예로서, 유리 바디(512)의 바닥(516) 근처에 나사선 형태의 나선(S)의 패턴(552)을 포함하는 유리 물품(510)을 예시한다. 이러한 배열은 실시 예로서, 통상적으로 그 캡(cap) 위에 놓이는 유리 물품에 대해 바람직할 수 있다. Referring to Fig. 11, the pattern of the above-described intended separation line is located on the upper half of the enlarged portion of the glass article described above, but the pattern is located on the lower half (i.e., near the bottom of the shoulder) or along the entire axial length of the enlarged portion. Can be located. 11 illustrates, as an example, a glass article 510 including a pattern 552 of a helix S in the form of a screw near the bottom 516 of the glass body 512. Such an arrangement may be desirable for glass articles that are typically placed over the cap, by way of example.

도 12를 참고하면, 유리 물품(610)의 다른 구현 예는 상단(614), 바닥(616) 및 확대부(626)를 가진 유리 바디(612)를 포함한다. 이 구현 예에서, 유리 바디(612)는 확대부(626)의 축방향 길이의 대부분에 걸쳐 연장되는 나선(S) 형태의 패턴(652)을 포함한다. 예를 들어, 나선(S)은 확대부(626)의 적어도 50 퍼센트(percent), 적어도 60 퍼센트, 적어도 70 퍼센트, 적어도 80 퍼센트, 또는 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다. Referring to FIG. 12, another embodiment of a glass article 610 includes a glass body 612 having a top 614, a bottom 616 and an enlarged portion 626. In this embodiment, the glass body 612 includes a pattern 652 in the form of a spiral (S) extending over most of the axial length of the enlarged portion 626. For example, the spiral S may extend over at least 50 percent, at least 60 percent, at least 70 percent, at least 80 percent, or the entire length of the enlarged portion 626.

도 13을 참고하면, 유리 물품(710)의 다른 구현 예는 상단(714), 바닥(716), 및 확대부(726)를 가진 유리 바디(712)를 포함한다. 이 구현 예에서, 유리 바디(712)는 교차하고 이중 나사선을 형성하는 나선들(S1, S2)을 형성하는 다중의, 이격된 의도된 분리선(750a, 750b)에 의해 형성된 패턴(752)을 포함한다. Referring to FIG. 13, another embodiment of a glass article 710 includes a glass body 712 having a top 714, a bottom 716, and an enlarged portion 726. In this embodiment, the glass body 712 includes a pattern 752 formed by multiple, spaced apart intended dividing lines 750a, 750b forming helices S1, S2 that intersect and form a double helix. do.

유리 물품의 분리를 용이하게 하는 데 사용될 수 있는 의도된 분리선에 의해 다른 기하학적 특징들이 형성될 수 있다. 도 14를 참고하면, 실시 예로서, 단부들(856, 858) 사이의 갭(859)을 감소시키는 굽힘 단부들(856, 858)을 포함하는 (예컨대, 나사선으로서) 나선(S)이 형성될 수 있다. 도 15를 참고하면, 다른 구현 예에서, 나선들(S1, S2)의 중심부(860a, 860b)는 나선들(S1, S2) 사이의 갭(864)을 감소시키는 굽힘 부(862a, 862b)를 포함한다.Other geometric features may be formed by the intended separation line, which may be used to facilitate separation of the glass article. Referring to FIG. 14, as an embodiment, a helix S is formed (e.g., as a helix) comprising bending ends 856, 858 to reduce the gap 859 between the ends 856, 858. I can. Referring to FIG. 15, in another embodiment, the centers 860a and 860b of the spirals S1 and S2 have bent portions 862a and 862b that reduce the gap 864 between the spirals S1 and S2. Includes.

본원에 설명된 방법을 이용하여, 강화된 유리 물품은 유리 바디를 따라 어딘가에서 시작되는 균열의 축방향 전파에 대응하여 하나 이상의 미리 정해진 의도된 분리선을 따라 분리될 수 있다. 유리 물품은 의도된 분리선을 따라 유리 바디의 분리에 의해 만들어진 에지를 따라 칩핑(chipping)이 거의 없이 의도된 분리선을 따라 분리될 수 있다. 유리 바디의 확대부의 의도된 분리선이 앞서 설명되었지만, 의도된 분리선은 숄더 및/또는 넥-다운 영역에 위치될 수 있다. 레이저의 단일 경로가 사용되거나 또는 다중 경로가 사용될 수 있다. 하나의 실시 예에서와 같이, 다중 의도된 분리선이 제공될 수 있으며, 다른 것 위에 하나가 방사상으로 이격되어 제공될 수 있다. 또한, 의도된 분리선은 예를 들어, 적용된 힘에 대응하여 유리 물품을 다중의 조각으로 의도적으로 분리하는 데 사용될 수 있다. 의도된 분리선은 유리 물품, 또는 유리 물품을 형성하는 데 사용된 유리관 스톡(glass tube stock)을 강화한 후에만 형성될 수 있다. 둥근 또는 원형의 의도된 분리선이 본원에 설명되지만, 의도된 분리선의 형태는 주로 유리 바디의 형태에 의해 규정될 수 있다. 예를 들어, 도 16은 상응하는 직사각형 유리 바디(912)와 함께 사용하기 위해 직사각형 나사선 형태로 의도된 분리선(950)을 예시한다. 의도된 분리선을 사용하여 형성된 비교적 정사각형 형태가 도시되지만, 규칙적인 형태, 규칙적인 곡선 또는 꼬임과 같은 다른 형태가 가능하다.Using the methods described herein, a tempered glass article can be separated along one or more predetermined intended separation lines in response to the axial propagation of a crack originating somewhere along the glass body. The glass article can be separated along the intended separation line with little chipping along the edge created by the separation of the glass body along the intended separation line. Although the intended separation line of the enlarged portion of the glass body has been described above, the intended separation line may be located in the shoulder and/or neck-down area. A single path of the laser can be used or multiple paths can be used. As in one embodiment, multiple intended separation lines may be provided, and one may be radially spaced apart on the other. In addition, the intended separation line can be used, for example, to deliberately separate a glass article into multiple pieces in response to an applied force. The intended separation line may be formed only after reinforcing the glass article, or the glass tube stock used to form the glass article. While the intended splitting line, round or circular, is described herein, the shape of the intended splitting line may be primarily defined by the shape of the glass body. For example, FIG. 16 illustrates a dividing line 950 intended in the form of a rectangular helix for use with a corresponding rectangular glass body 912. Relatively square shapes formed using the intended dividing lines are shown, but other shapes such as regular shapes, regular curves or twists are possible.

청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본원에 설명된 구현 예에 대해 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서는 본원에 설명된 다양한 구현 예의 변경 및 변화를 포함하며 이러한 변경 및 변화가 첨부된 청구 범위 및 그 균등물의 범위 내에서 속하는 것으로 의도된다.It will be apparent to those skilled in the art that various changes and changes can be made to the embodiments described herein without departing from the spirit and scope of the claimed subject matter. Accordingly, the specification includes modifications and variations of the various embodiments described herein and is intended to fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (21)

강화된 유리 물품을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
강화된 유리 물품을 제공하는 단계, 상기 강화된 유리 물품은 외부 표면과 내부 체적을 둘러싸는 내부 표면을 가진 측벽을 포함하는 용기의 형태이며, 상기 측벽은 외부 표면을 포함하는 외부 강화된 표면층, 내부 표면을 포함하는 내부 강화된 표면층, 및 인장 응력하에 있는 상기 외부 강화된 표면층과 내부 강화된 표면층 사이의 중심층을 가짐; 및
상기 유리 물품을 분리하지 않고 레이저를 통해 측벽을 조사함으로써 외부 강화된 표면층과 내부 강화된 표면층 사이의 미리 정해진 깊이로 중심층의 레이저-유도된 의도된 분리선을 형성하는 단계;를 포함하는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
A method of forming a tempered glass article, the method comprising:
Providing a tempered glass article, wherein the tempered glass article is in the form of a container comprising an outer surface and a side wall having an inner surface surrounding the inner volume, the side wall being an outer tempered surface layer comprising an outer surface, an inner Having an inner reinforced surface layer comprising a surface, and a center layer between the outer reinforced surface layer and the inner reinforced surface layer under tensile stress; And
Forming a laser-induced intended separation line of the center layer to a predetermined depth between the externally strengthened surface layer and the internally strengthened surface layer by irradiating the sidewall through a laser without separating the glass article; A method of forming a glass article.
청구항 1에 있어서,
상기 의도된 분리선은 측벽의 둘레에 대해 완전히 연장되는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method according to claim 1,
The method of forming a reinforced glass article, wherein the intended separation line extends completely about the perimeter of the sidewall.
청구항 1에 있어서,
상기 의도된 분리선은 나선 형태를 형성하는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method according to claim 1,
The method of forming a tempered glass article, wherein the intended separation line forms a helical shape.
청구항 3에 있어서,
상기 의도된 분리선은 단일 턴을 포함하고 제1 및 제2 단부가 겹쳐지는 개방 단부를 가진 나선 형태를 형성하는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method of claim 3,
The method of forming a reinforced glass article, wherein the intended separation line comprises a single turn and forms a spiral shape with an open end overlapping the first and second ends.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 갭이 제공되며, 상기 갭은 1 mm 이하의 축방향 거리를 갖는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method of claim 4,
A method of forming a reinforced glass article, wherein a gap is provided between the first end and the second end, the gap having an axial distance of 1 mm or less.
청구항 3에 있어서,
상기 의도된 분리선은 다중 턴을 포함하는 나선 형태를 형성하는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method of claim 3,
The method of forming a tempered glass article, wherein the intended separation line forms a spiral shape comprising multiple turns.
청구항 1에 있어서,
상기 의도된 분리선은 닫힌 원을 형성하는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method according to claim 1,
The method of forming a tempered glass article, wherein the intended separation line forms a closed circle.
청구항 1에 있어서,
상기 유리 물품을 분리하지 않고 레이저를 통해 측벽을 조사함으로써 외부 강화된 표면층과 내부 강화된 표면층 사이의 미리 정해진 깊이로 중심층의 다중 레이저-유도된 의도된 분리선을 형성하는 단계를 포함하는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method according to claim 1,
A step of forming multiple laser-induced intended separation lines of the center layer at a predetermined depth between the externally strengthened surface layer and the internally strengthened surface layer by irradiating the sidewall through a laser without separating the glass article. A method of forming a glass article.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저는 3 W보다 작은 전력으로 작동되는 나노초 펄스 레이저인, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method according to claim 1,
The method of forming a tempered glass article, wherein the laser is a nanosecond pulsed laser operated with less than 3 W of power.
청구항 1에 있어서,
상기 중심층은 적어도 약 13 MPa의 인장 응력을 갖는, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the core layer has a tensile stress of at least about 13 MPa.
청구항 10에 있어서,
상기 의도된 분리선에서 측벽의 두께는 0.6 mm 내지 1 mm 사이인, 강화된 유리 물품을 형성하는 방법.
The method of claim 10,
The method of forming a reinforced glass article, wherein the thickness of the sidewall at the intended separation line is between 0.6 mm and 1 mm.
용기 형태의 강화된 유리 물품으로서, 상기 유리 물품은:
상단과 바닥 및 상기 상단과 바닥 사이에서 연장되는 측벽을 가진 유리 바디, 여기서, 상기 측벽은 외부 표면과 내부 체적을 둘러싸는 내부 표면을 갖고, 상기 측벽은 외부 표면을 포함하는 외부 강화된 표면층, 내부 표면을 포함하는 내부 강화된 표면층, 및 인장 응력하에 있는 상기 외부 강화된 표면층과 내부 강화된 표면층 사이의 중심층을 가짐; 및
상기 외부 강화된 표면층과 내부 강화된 표면층 사이의 미리 정해진 깊이의 중심층의 레이저-유도된 의도된 분리선;을 포함하는, 강화된 유리 물품.
A reinforced glass article in the form of a container, the glass article comprising:
A glass body having a top and a bottom and sidewalls extending between the top and bottom, wherein the sidewall has an outer surface and an inner surface surrounding the inner volume, the sidewall having an outer reinforced surface layer comprising an outer surface, an inner Having an inner reinforced surface layer comprising a surface, and a center layer between the outer reinforced surface layer and the inner reinforced surface layer under tensile stress; And
And a laser-induced intended separation line of the center layer of a predetermined depth between the outer strengthened surface layer and the inner strengthened surface layer.
청구항 12에 있어서,
상기 의도된 분리선은 측벽의 둘레에 대해 완전히 연장되는, 강화된 유리 물품.
The method of claim 12,
A reinforced glass article, wherein the intended separation line extends completely about the perimeter of the sidewall.
청구항 12에 있어서,
상기 의도된 분리선은 나선 형태를 형성하는, 강화된 유리 물품.
The method of claim 12,
A reinforced glass article, wherein the intended separation line forms a helical shape.
청구항 14에 있어서,
상기 의도된 분리선은 단일 턴을 포함하고 제1 및 제2 단부가 겹쳐지는 개방 단부를 가진 나선 형태를 형성하는, 강화된 유리 물품.
The method of claim 14,
The article of reinforced glass, wherein the intended separation line comprises a single turn and forms a helical shape with an open end overlapping the first and second ends.
청구항 15에 있어서,
상기 제1 단부와 제2 단부 사이에 갭이 제공되며, 상기 갭은 1 mm 이하의 축방향 거리를 갖는, 강화된 유리 물품.
The method of claim 15,
A reinforced glass article, wherein a gap is provided between the first end and the second end, the gap having an axial distance of 1 mm or less.
청구항 14에 있어서,
상기 의도된 분리선은 다중 턴을 포함하는 나선 형태를 형성하는, 강화된 유리 물품.
The method of claim 14,
A reinforced glass article, wherein the intended separation line forms a spiral shape comprising multiple turns.
청구항 17에 있어서,
인접한 턴들 사이의 피치는 약 0.5 mm 이하인, 강화된 유리 물품.
The method of claim 17,
A reinforced glass article wherein the pitch between adjacent turns is about 0.5 mm or less.
청구항 12에 있어서,
상기 의도된 분리선은 닫힌 원을 형성하는, 강화된 유리 물품.
The method of claim 12,
A reinforced glass article, wherein the intended separation line forms a closed circle.
청구항 12에 있어서,
상기 중심층은 적어도 약 13 MPa의 인장 응력을 갖는, 강화된 유리 물품.
The method of claim 12,
Wherein the core layer has a tensile stress of at least about 13 MPa.
청구항 20에 있어서,
상기 의도된 분리선에서 측벽의 두께는 0.6 mm 내지 1 mm 사이인, 강화된 유리 물품.
The method of claim 20,
A reinforced glass article, wherein the thickness of the sidewall at the intended separation line is between 0.6 mm and 1 mm.
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